Nobelpreisträger Stefan Hell Chemie-Nobelpreis für einen Physiker

Der deutsche Physiker Stefan Hell erhält in diesem Jahr den Chemie-Nobelpreis. Für seine Erfindung zeichnete ihn die WirtschaftsWoche bereits 2006 mit dem Innovationspreis aus.

Stefan Hell hat ein Mikroskop entwickelt, dass bisher undenkbare Auflösungen ermöglicht Quelle: AP

Eigentlich ist das, was Stefan Hell entwickelt hat, unmöglich. Nach den bis vor Kurzem geltenden Gesetzen der Optik lassen sich Objekte, die weniger als 200 Nanometer voneinander entfernt sind, mit einem Lichtmikroskop nicht mehr auseinanderhalten. Mit 4Pi geht es doch.

Das erste der ungewöhnlichen Mikroskope, das der Direktor am Mac-Planck-Institut für Biophysikalische Chemie in Göttingen entwickelt hat, schafft 70 Nanometer. Und mit einer Sted (Stimulated Emission Depletion) genannten Technik, die er anschließend entwickelte, geht es noch besser.

Dafür erhält er in diesem Jahr den Nobelpreis, kurioserweise für Chemie statt für Physik, um die es bei seinen Innovationen eigentlich geht. Leica in Mannheim brachte 2004 das erste kommerzielle 4Pi-Mikroskop auf den Markt, das zwei Jahre später mit dem Innovationspreis der deutschen Wirtschaft ausgezeichnet wurde, den die WirtschaftsWoche vergibt. 2007 brachte Leica dann sein erstes Sted-Mikroskop auf den Markt.

Die Geräte sind vor allem bei Biologen und Medizinern heiß begehrt. Sie können damit Vorgänge in lebenden Zellen beobachten, etwa die Zerstörung von Gewebe durch Malaria-Erreger. Dazu werden die Proben mit einem Material präpariert, das fluoresziert, wenn es durch Fremdlicht angeregt wird. Hell nutzt dazu einen scharfen Laserstrahl, mit dem er die Probe abtastet. Das fluoreszierende Material antwortet mit einem Lichtblitz einer anderen Frequenz, den Fotodioden auffangen. Aus diesen Signalen errechnet ein Computer ein dreidimensionales Bild der Probe.

Zehn Mythen über den Nobelpreis

Nicht ohne Tricks

Ohne zusätzliche Tricks bliebe die Auflösung tatsächlich unterhalb von 200 Nanometern. Hell eliminiert einen Teil des Lichts, mit dem die Probe auf die Anregung durch den Laserstrahl antwortet, mit einem zweiten Laserstrahl einer speziellen Frequenz. Zu sehen ist dann nur noch ein winziger Punkt. Damit verbessert sich die Auflösung, wobei die Nutzer wählen können, ob das Bild in der Breite oder in der Tiefe besonders scharf sein soll.

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Der heute 51-jährige Hell ist gelernter Physiker. Seine erste Stelle fand er 1991 am European Molecular Biology Laboratory in Heidelberg. Dort entwickelte er die Idee eines Mikroskops, das die optischen Gesetze sprengen sollte. Auf Gegenliebe stieß er nicht.

Deshalb nahm er 1993 mit Freude ein Angebot der finnischen Akademie der Wissenschaften an, die ihm einen dreijährigen Forschungsaufenthalt spendiert. In Turku baute er sein erstes 4Pi-Mikroskop. Das erregte weltweit Aufsehen. Renommierte Institutionen warben um ihn, darunter die Harvard University. Da wurde auch die deutsche Forscherelite hellhörig. Flugs bekam er 2002 den Direktorenposten am Göttinger Max-Planck-Institut.

„Mit Sted hebele ich Abbe endgültig aus“, versprach er 2005 im Gespräch mit der WirtschaftWoche. Das wurde doppelt wahr. Zum einen liefern seine Mikroskope schärfere Bilder als es nach einem vermeintlichen Gesetz des berühmten Jenaer Optik-Spezialisten Ernst Abbe möglich ist.

Zum anderen bekam er jetzt, gemeinsam mit den amerikanischen Wissenschaftlern Eric Betzig und William E. Moerner den Nobelpreis für Chemie. Den bekam der geniale Abbe nie. Er wurde lediglich dafür vorgeschlagen.

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